工作機械やロボットの㎛オーダーでの精度測定・制御技術
Micrometer-Order Precision Measurement and Control Technology for Machine Tools and Robots
研究テーマ
- 工作機械の運動精度計測・制御法
- 産業用ロボットの運動精度計測・制御法
狙い
- 機械加工の精度がだんだん変化していき、あるとき許容値を満たさなくなる、といったことはないでしょうか？ 工作機械の精度は、熱変形や、経年変化が原因で、変わっていきます。精度を長い期間にわたって保証するための精度の計測法・制御法について研究しています。
- また、産業用ロボットの「絶対的」位置決め精度は、工作機械に比べ数10～数100倍悪いというのが一般的です。これまで産業用ロボットは、人間が手動でロボットを動かし、その動作を覚えさせる「ティーチング」でプログラムされるのが一般的でした。しかし、ロボットの用途をさらに広げるには、ロボットの動作をコンピュータでプログラムすることが必要不可欠です。このとき、ロボットの作業の成否は、ロボット自身の精度が決めることになり、近い将来に、ロボットにも高い精度が求められるようになるのは、確実と考えます。
- 我々の新しい誤差補正技術により、ロボットの精度を可動領域全体で保証することで、ロボットの応用をさらに広げられると考えています。
研究内容
- 金属等を加工して機械部品などを生み出す「工作機械」は、三次元空間を自由に動きます。この軌跡の精度が，加工精度を決定しますが，運動軌跡を直接にマイクロメーター オーダーの精度で3次元計測する技術は，今のところありません。そのための新しい計測技術を研究しています。
- 産業用ロボットについては、我々の新しい誤差補正技術により、ロボットの精度を可動領域全体で保証することで、ロボットで行うことがこれまで難しかった、新しいアプリケーションを広げるための研究を、産学連携で進めています。その代表例は、ロボットを使った切削と、タッチプローブやレーザスキャナを使った計測です。
＜事例＞
１．工作機械の誤差原因を診断するための加工試験法
２．工作機械の運動精度の測定と誤差原因の診断
３．産業用ロボットの位置決め精度と補正方法
４．ロボットを使った切削・計測
各技術の詳細は以下の動画をご参照ください。
アピールポイント
- 工作機械の精度を何年にもわたって保証する技術
- 機械の運動をマイクロメートルオーダーの精度で測定、制御する独自技術
- 産業用ロボットの「絶対的」位置決め精度を保証する技術
想定される市場・製品・産業分野
- 工作機械やロボットのメーカー
- 工作機械やロボットのユーザー
特許
- 特許第6147022号，工作機械の空間精度測定方法および空間精度測定装置
- 特許第6803043号，工作機械の幾何誤差測定方法
- 特許第7161753号，ロボットの運動精度測定方法及び位置補正方法
- 特許第7641000号，ロボットの制御装置及び制御方法
論文
- Tianhao Cui, Soichi Ibaraki, “Calibration of rotary axis angular positioning deviations in a six-axis robotic manipulator by using the R-Test,” International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 134(7-8), pg. 3845-3862, Oct. 2024.
- S. Ibaraki, K. Masamine, M. Hamamura, O. Takahara, “Influence of rotary axis angular positioning error motions on robotic probing,” CIRP Annals, July 2024.
- Shota Onishi, Soichi Ibaraki, Masashi Yamaguchi, Takao Sugimoto, “A self-calibration scheme for two-dimensional free-form probing measurement under the assumption of rigid-body machine kinematic model,” Measurement, 222, 113586, Nov. 2023
- Soichi Ibaraki, Nikolas Alexander Theissen, Andreas Archenti, Md. Moktadir Alam, “Evaluation of Kinematic and Compliance Calibration of Serial Articulated Industrial Manipulators,” International Journal of Automation Technology, 15(5), pp. 567-580, Sep. 2021
- Md. Moktadir Alam, Soichi Ibaraki, Koki Fukuda, “Kinematic Modeling of Six-Axis Industrial Robot and its Parameter Identification: A Tutorial,” International Journal of Automation Technology, 15(5), pp. 599-610, Sep. 2021
研究者からのメッセージ
- ３次元空間を自由に動く機械の運動を、３次元測定するための技術と、数学モデルと数値最適化の手法を使って誤差原因診断や制御を行うことを得意としています。
- 工作機械やロボットのメーカと共に、ユーザとも多くの共同研究の実績があります。機械の精度に関して課題があれば、ぜひ情報交換させてください。
研究者HP
https://mecdes.hiroshima-u.ac.jp/
https://mecdes.hiroshima-u.ac.jp/~ibaraki.h0523/
研究者
茨木 創一（IBARAKI SOICHI）
広島大学
大学院先進理工系科学研究科
教授